CN101865966A - 三相电错相及缺相检测模块 - Google Patents

三相电错相及缺相检测模块 Download PDF

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滕川
乔宏顺
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Abstract

本发明目的在于解决目前三相交流电错相和缺相检测及监测保护方法上存在的电路复杂、判断精确度低、软件开销大、难以应用在实时在线监测系统中，克服意外断电所造成的电源缺相事故。本发明提供了一种简单的、精确地、软硬件相结合的检测监测模块方案，既可做成单独产品，应用于电器成套系统中；也可以嵌入各种控制器中，应用于各种涉及与三相电相序相关的系统中，对系统进行有效地保护、报警、通讯等功能。

Description

三相电错相及缺相检测模块
技术领域
本发明涉及三相交流电缺相及错相检测和保护技术领域，特别是针对工业电气设备中价格敏感、空间狭小、功耗苛刻的场合提供的一种三相电错相及缺相检测模块。
背景技术
传统的相序检测技术硬件结构复杂，功耗高、体积大、价格贵、软件开销大，特别是相序检测的精度低，可靠性难以保证，甚至，由于软件开销较大，难于实现在线实时监测，所以，对设备运行中的突发事件(如：掉相)做出及时而正确的反应。
发明内容
本发明目的在于解决三相交流电错相和缺相检测及监测保护方法上存在的电路复杂、判断精确度低、软件开销大、难以应用在实时在线监测系统中，克服了意外断电所造成的电源缺相事故。
为了达到本发明的目的，本发明是这样实现的：
三相电错相及缺相检测模块，包括缺相错相隔离检测装置、微控制器MPU装置、执行继电器装置和通讯接口装置，其特征在于：错相缺相隔离检测装置用于完成边沿检测，并与执行继电器装置、通讯接口装置共同组成硬件电路，结合微控制器MPU装置实现相位时序监测。
所述的三相电错相及缺相检测模块软件进行检测时包括如下步骤：
(1)设定50ms定时器，设定ms计数器并清零，设定两路输入信号为边沿中断方式，并处于关断状态；
(2)开50ms定时器中断，开A相边沿触发中断；
(3)等待定时器和边沿触发中断，如果A相中断之前50ms定时器发生中断，则缺A相，如果A相边沿中断先行触发，则继续；
(4)关A相中断，开B相中断；
(5)等待定时器和边沿触发中断，如果B相中断之前50ms定时器发生中断，则缺B相，如果B相边沿中断先行触发，则继续；
(6)关50ms定时器中断，关B相中断，读ms计数器的值，如果其值在5～8ms之间，则相序正确，反之，相序错误。
所述的步骤(6)ms计数器的值也可设定在6～7.5ms之间。
本发明相对于现有技术，具有以下优点和效果：
1、在三相电中，仅检测两相，另一相作为电源结合常开触点继电器实现三相均可缺相保护，最大限度地简化了硬件电路。
2、电路中，使用了中高速光电隔离器件，实现了强弱电隔离，并适当降低了电路抖动的影响，简单地实现了电平高低转变检测(边沿检测)。
3、使用同型号器件或双路单封装器件，利用其延时极其接近的特点，实现相位差的精确检测，也就是说，避开绝对时延大，利用相对时延差异小的特点。
4、利用以上的边沿形成硬件电路，结合MPU的边沿中断或电平中断技术，可以快速高效的实现相位时序监测，由于反应快，软件开销少，所以可以应用于实时在线监测中。
5、可以单独成为一种高性价比应用方案，也可以直接简单的移植于其他复杂系统中，这是因为硬件简单、精确、可靠，软件开销极少而实现的。
附图说明
图1为本发明三相电错相及缺相检测模块的结构框图。
图2为本发明三相电错相及缺相检测模块工作原理框图。
图3为本发明三相电错相及缺相检测模块的检测电路图。
图4为本发明三相电错相及缺相检测模块软件流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
三相电错相及缺相检测模块，包括错相缺相隔离检测装置、微控制器MPU装置、执行继电器装置和通讯接口装置，缺相错相隔离装置将三相交流电源进行强弱电的降压隔离，形成边沿，当边沿存在缺相时，微处理器MPU发出报警，保护电机，当边沿存在，边沿间隔又发生错误时，同样微处理器MPU发出报警，保护电机，当边沿存在，边沿间隔没有存在错误时，检测结束。
由于本发明是在三相电中，仅检测两相，另一相作为电源结合常开触点继电器实现三相均可缺相保护，其检测电路是这样实现的：交流电的A、B两相电源对零线回路中串接电阻R1与R2，电路R1与电路R2中均分别串联光电隔离器件原边的发光二极管和其并联的反向二极管，C相与零线N回路中，分别连接到微处理器MPU电源输入端，为微处理器MPU提供电源。与A、B两相相对应的光电隔离器付边的三极管T1与T2通过上拉电阻直接与MPU的I/O口连接，利用微处理器MPU的边沿中断技术，实现微处理器的实时监控功能。
本发明的三相电错相及缺相检测模块软件进行检测时包括如下步骤：
(1)设定50ms定时器，设定ms计数器并清零，设定两路输入信号为边沿中断方式，并处于关断状态；
(2)开50ms定时器中断，开A相边沿触发中断；
(3)等待定时器和边沿触发中断，如果A相中断之前50ms定时器发生中断，则缺A相，如果A相边沿中断先行触发，则继续；
(4)关A相中断，开B相中断；
(5)等待定时器和边沿触发中断，如果B相中断之前50ms定时器发生中断，则缺B相，如果B相边沿中断先行触发，则继续；
(6)关50ms定时器中断，关B相中断，读ms计数器的值，如果其值在5～8ms之间，则相序正确，反之，相序错误。
所述的步骤(6)ms计数器的值也可设定在6～7.5ms之间。此时注意，由于模块由C相供电，使用常开触点无需判断缺相，同样A、B相间隔如果正确，C向自然就正确。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征，本发明不受上述实施例的限制，本领域普通技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下所做的各种变化和改进，均落入本发明要求的保护范围内。

Claims (3)

1.三相电错相及缺相检测模块，包括错相缺相隔离检测装置、微控制器MPU装置、执行继电器装置和通讯接口装置，其特征在于：错相缺相隔离检测装置用于完成边沿检测，并与执行继电器装置、通讯接口装置共同组成硬件电路，结合微控制器MPU装置实现相位时序监测。
2.根据权利要求1所述的三相电错相及缺相检测模块，其特征在于：三相电错相及缺相检测模块软件进行检测时包括如下步骤：
(1)设定50ms定时器，设定ms计数器并清零，设定两路输入信号为边沿中断方式，并处于关断状态；
(2)开50ms定时器中断，开A相边沿触发中断；
(3)等待定时器和边沿触发中断，如果A相中断之前50ms定时器发生中断，则缺A相，如果A相边沿中断先行触发，则继续；
(4)关A相中断，开B相中断；
(5)等待定时器和边沿触发中断，如果B相中断之前50ms定时器发生中断，则缺B相，如果B相边沿中断先行触发，则继续；
(6)关50ms定时器中断，关B相中断，读ms计数器的值，如果其值在5～8ms之间，则相序正确，反之，相序错误。
3.根据权利要求2所述的三相电错相及缺相检测模块，其特征在于：步骤(6)ms计数器的值也可设定在6～7.5ms之间。
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